Электромагнитная природа света

Электромагнитные волны условно делятся на несколько видов по длине волны в вакууме (по частоте):

1. Радиоволны : .

2. Свет:

2.1. Инфракрасные волны : .

2.2. Видимый свет: .

2.3. Ультрафиолетовое излучение: .

3. Рентгеновское излучение: .

4. излучение : .

В среде, где фазовая скорость волны (п – показатель преломления среды), длина волны также уменьшается в п раз. Частота ν не зависит от среды.

Волновой оптикой называется круг явлений, в основе которых лежит волновая природа света.

Как показывает опыт, физиологическое, фотохимическое, фотоэлектрическое и другие свойства света вызываются колебаниями вектора (магнитный вектор световой волны нас не интересует).

Изменение во времени и пространстве проекции светового вектора на направление, вдоль которого он колеблется, описывается уравнением

.

Для плоской волны в непоглощающей среде , а в сферической волне убывает как .

Для электромагнитных волн мы уже отмечали, что . Тогда показатель преломления .

Для подавляющего большинства прозрачных веществ . Поэтому можно считать, что

.

Необходимо отметить, что сильно зависит от частоты. Например, для воды из электростатических измерений получаем , а . Подстановка в формулу значения , полученного для соответствующей частоты, приводит к правильному значению .

Зависимость от частоты объясняет дисперсию света, т.е. зависимость показателя преломления среды (или скорости света в данной среде) от частоты. Среда с большим называется оптически более плотной.

Частота изменения вектора плотности потока энергии, переносимой волной в два раза выше частоты самой световой волны, которая и так очень велика. Поэтому любой приёмник световой волны может регистрировать только усреднённый по времени поток.

Модуль среднего по времени значения плотности потока энергии, переносимой световой волной (модуль среднего вектора Пойнтинга) носит название интенсивности света I в данной точке пространства:

.

Измеряется интенсивность света либо в энергетических единицах (Вт/м² ), либо в световых (лм/м² – люмен на метр квадратный).

Так как , то легко получить , т.е. интенсивность света пропорциональна показателю преломления среды и квадрату амплитуды световой волны (коэффициент пропорциональности ). В однородной среде .